KR101298017B1 - N-type organic-inorganic nanohybrid superlattice transparent semiconductor thin film, method for preparing the same, and uses of the same for electronic devices - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기층 및 N-형 무기 반도체층을 포함하는, N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막, 상기의 제조 방법 및 상기의 전자 기기적 용도에 관한 것으로서, 본 발명에 의하여, 유기층과 무기 반도체층을 복합함으로써 유연성 전자기기에 적용 가능한 높은 전계 효과 이동도를 가지는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 제조할 수 있고, 이를 이용하여 낮은 전압 하에서 빠른 속도로 구동되는 유연하고 투명한 다양한 전자 소자 및 장치 등을 구현할 수 있다.The present invention relates to an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film comprising an organic layer and an N-type inorganic semiconductor layer, to the above-mentioned manufacturing method and to the above-mentioned electronic mechanical use, and according to the present invention, an organic layer And an inorganic semiconductor layer may be fabricated to produce an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film having a high field effect mobility applicable to a flexible electronic device. Flexible and transparent electronic devices and devices can be implemented.
유기-무기 나노복합, 초격자, 투명 반도체 박막, ALD, MLD Organic-Inorganic Nanocomposites, Superlattices, Transparent Semiconductor Thin Films, ALD, MLD
Description
본 발명은, 유연하고 투명한 전자 소자, 전자 장치 등의 전자기기에 적용 가능한 높은 전계 효과 이동도를 가지는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막, 상기의 제조 방법 및 전자 기기적 용도에 관한 것이다.The present invention relates to an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film having a high field effect mobility applicable to electronic devices such as flexible and transparent electronic devices and electronic devices, the manufacturing method and the electronic device applications. It is about.
반도체 산업 등에서 가장 기본적이고도 광범위하게 사용되는 있는 TFT(thin-film field-effect transistor)에 유기물질을 도입하려는 노력은 1980년대부터 이미 시작되었고, 이후 관련 기술의 발전에 의하여 유기 박막 트랜지스터(OTFT)를 채용한 집적회로는 전자 태그(electronic price tag), 우표, RFID(radio frequency identification)태그, 스마트 카드(smart card)뿐 아니라 전자종이 등 디스플레이 소자에까지 활용되고 있다.Efforts to introduce organic materials into thin-film field-effect transistors (TFTs), which are the most basic and widely used in the semiconductor industry, have begun since the 1980s. The integrated circuit employed is used for display devices such as electronic price tags, stamps, radio frequency identification (RFID) tags, smart cards, as well as electronic paper.
특히, 최근에는 유연성 디스플레이와 같은 유연성 전자 기기의 구현에 대한 관심이 집중되면서, 유기막의 유연성과 저온 증착 가능성 등을 이유로 유기 반도체 를 사용한 전자 소자에 대해 많은 연구와 노력이 기울여지고 있다. 그 중에서도 유기 박막 트랜지스터(OTFT)는 기존의 무기 박막 트랜지스터를 대체하여 플라스틱 기판을 사용한 디스플레이 소자의 구동 회로 및 집적 회로에까지 활용영역을 넓히면서 그 응용범위가 더욱 확대되고 있다. In particular, recently, as attention has been focused on the implementation of flexible electronic devices such as flexible displays, many studies and efforts have been made on electronic devices using organic semiconductors due to the flexibility of the organic film and the possibility of low temperature deposition. Among them, organic thin film transistors (OTFTs) replace the conventional inorganic thin film transistors, and are being expanded in application areas to drive circuits and integrated circuits of display devices using plastic substrates.
그러나 유기 반도체는 결정적으로 공기 중에서 불안정하고 낮은 전계 효과 이동도를 가진다는 문제점이 있다. 또한, P-형 유기 반도체가 실리콘 반도체에 상응하는 전계 효과 이동도를 보여주는 것에 비해서, N-형 유기 반도체는 훨씬 낮은 전계 효과 이동도를 나타낸다. 이는 유기 반도체 내의 유기 음이온(i.e. carbanions)들이 주위의 산소와 수증기(H2O)에 쉽게 반응하기 때문인데, 이러한 유기 반도체의 본질적 불안정성은 유기 반도체의 전기적 성능을 저하시켜 이를 이용하는 유연성 전자 기기를 구현하는데 있어서도 문제가 되고 있다. However, organic semiconductors have a problem in that they are destabilized in air and have low field effect mobility. In addition, N-type organic semiconductors exhibit much lower field effect mobility, whereas P-type organic semiconductors exhibit field effect mobility corresponding to silicon semiconductors. This is because the organic anions (ie carbanions) in the organic semiconductor easily react with the surrounding oxygen and water vapor (H 2 O). The inherent instability of these organic semiconductors degrades the electrical performance of the organic semiconductor, thereby implementing flexible electronic devices. It is also a problem.
이에 대한 대안으로서 N-형 유기 반도체의 전자 친화력이나 소수성을 조절해서 장치 구동시에 유기 반도체 내의 음이온들이 산소나 수증기(H2O)와 반응하는 것을 억제하는 방법이 있기는 하지만, 이를 통해 N-형 유기 반도체의 전계 효과 이동도를 P-형 유기 반도체만큼 높게 만드는 것은 여전히 어렵고, 고진공 하에서 제조는 높은 전계 효과 이동도를 가능하게는 하나, 많은 비용이 요구된다는 문제점이 있다.As an alternative, there is a method of controlling the electron affinity or hydrophobicity of the N-type organic semiconductor to suppress the reaction of anions in the organic semiconductor with oxygen or water vapor (H 2 O) when the device is driven. It is still difficult to make the field effect mobility of an organic semiconductor as high as a P-type organic semiconductor, and manufacturing under high vacuum enables high field effect mobility, but requires a high cost.
따라서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 높은 전계 효과 이동도를 가짐으로써 낮은 전압하에서 빠른 속도로 구동할 수 있으며 유연하고 투명한 전자 기기에 적용 가능한 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, in order to solve the above problems, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent that can be driven at high speed under low voltage and has high field effect mobility and is applicable to flexible and transparent electronic devices It is an object to provide a semiconductor thin film.
또한, 본 발명은 상기의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법 및 상기의 전자 기기적 용도를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film and the above-described electronic mechanical use.
그러나 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, another task that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 기판 위에 형성된 유기층 및 N-형 무기 반도체층을 포함하는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 제공한다.In order to achieve the above object, an aspect of the present invention provides an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film comprising an organic layer and an N-type inorganic semiconductor layer formed on a substrate.
상기 N-형 무기 반도체층은 원자층 증착법에 의하여 형성된 N-형 무기 반도체 박막일 수 있고, 상기의 유기층은 자기조립 단분자막(SAMs = Self-Assembled Monolyers) 및 π-공액(conjugated) 단분자막 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The N-type inorganic semiconductor layer may be an N-type inorganic semiconductor thin film formed by atomic layer deposition, and the organic layer may be one or more of self-assembled monolayers (SAMs) and π-conjugated monolayers. It may include.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 하기를 포함하는, 상기 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법을 제공한다:Another aspect of the present invention provides a method for producing an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention, comprising:
기판을 챔버 내에 배치하는 단계;Placing the substrate in the chamber;
상기 챔버 내에 N-형 무기 반도체층을 형성하기 위한 무기 전구체와 산화 전구체를 주입하여 원자층 증착법에 의하여 상기 기판 위에 N-형 무기 반도체층을 형성하는 단계; 및Implanting an inorganic precursor and an oxide precursor for forming an N-type inorganic semiconductor layer in the chamber to form an N-type inorganic semiconductor layer on the substrate by atomic layer deposition; And
상기 챔버 내에 유기 전구체를 주입하여 분자층 증착법에 의하여 상기 형성된 N-형 무기 반도체층 위에 유기층을 형성하는 단계. Implanting an organic precursor into the chamber to form an organic layer on the formed N-type inorganic semiconductor layer by molecular layer deposition.
상기 본 발명의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법은 원자층 증착법(atomic layer deposition, ALD)에 의하여 N-형 무기 반도체층을 형성하고, 분자층 증착법(molecular layer deposition, MLD)에 의하여 유기층을 형성하여 이들을 복합시키는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 있어서, 기판에 N-형무기 반도체층을 형성하는 단계와 유기층을 형성하는 단계는 임의의 순서로 수행될 수 있으며, 당업자가 본 발명의 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 적용하고자 하는 용도에 따라 상기 단계의 순서를 적절히 선택할 수 있다. In the method of manufacturing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film of the present invention, an N-type inorganic semiconductor layer is formed by atomic layer deposition (ALD), and molecular layer deposition is performed. , MLD) to form an organic layer and to combine them. In the present invention, the step of forming the N-type inorganic semiconductor layer on the substrate and the step of forming the organic layer may be performed in any order, those skilled in the art the transparent N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice of the present invention The order of the above steps may be appropriately selected depending on the intended use of the semiconductor thin film.
본 발명의 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 유연하고 투명한 전자 소자, 전자 장치 등의 전자기기 제조에 사용될 수 있는 용도를 가지며, 예를 들어, N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터(Thin-Film Field-Effect Transistor)와 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드 등에 사용될 수 있다.The N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film of the present invention has a use that can be used in the manufacture of electronic devices, such as flexible and transparent electronic devices, electronic devices, for example, N-type organic-inorganic nano It can be used for thin film field-effect transistors and organic-inorganic nanocomposite P / N junction diodes.
본 발명의 또 다른 측면은, 하기를 포함하는 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터를 제공한다:Another aspect of the present invention provides an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor comprising:
기판 상에 형성되는 게이트 전극; A gate electrode formed on the substrate;
상기의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법에 따라 제조되어, 상기 게이트 전극의 상부 또는 하부에 형성되는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막; An N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film manufactured according to the method of manufacturing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film and formed on or below the gate electrode;
상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막과 전기적으로 접촉되는 소스/드레인 전극; 및 A source / drain electrode in electrical contact with the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film; And
상기 게이트 전극과 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 사이에 형성되는 게이트 절연막.A gate insulating film formed between the gate electrode and the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film.
또한, 상기 본 발명의 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드는 하기를 포함할 수 있다:In addition, the organic-inorganic nanocomposite P / N junction diode of the present invention may include:
기판 상에 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법에 따라 형성되는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막; 및An N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film formed on a substrate according to a method of manufacturing an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film; And
상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 위에 형성되는 P-형 반도체 박막.P-type semiconductor thin film formed on the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film.
본 발명에 따른 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 높은 유연성으로 인해 유연성 전자 기기에 적용할 수 있고, 높은 전계 효과 이동도를 나타낸다. 이에 따라, 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 높은 전계 효과 이동도를 가지는 N-형 유기-무기 나노복합 반도체를 이용한 전자 소자를 통하여 낮은 전압 하에서 빠른 속도로 구동되는 유연하고 투명한 전자 기기의 구현을 가능하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 대기 중에서도 장기간의 안정성을 나타내어 이를 이용한 전자 기기의 전기적 특성이 장기간 사용에도 변하지 않는 안정성을 제공할 수 있다.The N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention can be applied to flexible electronic devices due to high flexibility, and exhibits high field effect mobility. Accordingly, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention is driven at high speed under low voltage through an electronic device using an N-type organic-inorganic nanocomposite semiconductor having high field effect mobility. Enables the implementation of flexible and transparent electronic devices. In addition, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention exhibits long-term stability in the air, thereby providing stability in which electrical characteristics of electronic devices using the same do not change even for long-term use.
본 발명의 일 측면은, 기판 위에 형성된 유기층 및 N-형 무기 반도체층을 포함하는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 제공한다.An aspect of the present invention provides an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film including an organic layer and an N-type inorganic semiconductor layer formed on a substrate.
상기 유기층은 자기조립 단분자막(SAMs = Self-Assembled Monolyers) 및 π-공액(conjugated) 단분자막 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기의 N-형 무기 반도체층은 원자층 증착법에 의하여 형성된 N-형 무기 반도체 박막일 수 있다. The organic layer may include at least one of self-assembled monolayers (SAMs) and π-conjugated monolayers, and the N-type inorganic semiconductor layer may be an N-type inorganic layer formed by atomic layer deposition. It may be a semiconductor thin film.
상기 자기조립 단분자막을 형성하기 위한 전구체로서 알킬트리클로로실란 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로, 말단에 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 알킬기를 포함하는 알킬트리클로로실란 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 알킬트리클로로실란 화합물에 포함된 알킬기의 탄소수는 3 내지 20, 바람직하게는 탄소수는 3 내지 10 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 바람직한 알킬트리클로로실란 화합물의 예로서, 7-옥테닐트리클로로실란(7-octenyltrichlorosilane), 알릴트리클로로실란 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. An alkyl trichlorosilane compound may be used as a precursor for forming the self-assembled monomolecular film, and specifically, an alkyl trichlorosilane compound including an alkyl group including a carbon-carbon double bond at the terminal may be preferably used. For example, the alkyl group included in the alkyltrichlorosilane compound may have 3 to 20 carbon atoms, and preferably 3 to 10 carbon atoms, but is not limited thereto. Examples of the preferred alkyltrichlorosilane compound include, but are not limited to, 7-octenyltrichlorosilane, allyltrichlorosilane, and the like.
상기 π-공액 단분자막을 형성하기 위한 전구체로서 2개 이상의 말단 -OH 기를 갖는 π-공액성 유기 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 π-공액성 화합물은 사슬형 또는 고리형 π-공액성 유기 화합물일 수 있으며, 예를 들어, 그의 탄소수는 3 내지 20일 수 있으며 바람직하게는 3 내지 10일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 π-공액성 유기 화합물의 예로서, 히드로퀴논 (hydroquinone), 1,4,9,10-테트라히드록시안트라센 (1,4,9,10-tetrahydroxyanthracene), 벤젠-1,2,4-트리올(benzene-1,2,4-triol), 2,4-헥사디인-1,6-디올 (2,4-hexadieyne-1,6-diol) 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. As a precursor for forming the π-conjugated monomolecular film, a π-conjugated organic compound having two or more terminal -OH groups may be used. For example, the π-conjugated compound may be a chain or cyclic π-conjugated compound. It may be an organic compound, for example, its carbon number may be 3 to 20, preferably 3 to 10, but is not limited thereto. Specifically, examples of the π-conjugated organic compound include hydroquinone, 1,4,9,10-tetrahydroxyanthracene (1,4,9,10-tetrahydroxyanthracene), benzene-1,2,4 -Triol (benzene-1,2,4-triol), 2,4-hexadiyne-1,6-diol (2,4-hexadieyne-1,6-diol) and the like can be used, but is not limited thereto It is not.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 무기 반도체층은 미량 불순물에 의해 도핑된 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 미량 불순물은 주기율표의 VA 족 (N, P, As), IB 족 (Cu Ag, Au) 원소일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In an embodiment of the present invention, the N-type inorganic semiconductor layer may be doped with trace impurities, for example, the trace impurities may be group VA (N, P, As), group IB (Cu) of the periodic table. Ag, Au) element, but is not limited thereto.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 무기 반도체층은 N-형 ZnO의 박막을 포함하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the N-type inorganic semiconductor layer may include a thin film of N-type ZnO.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 상기 N-형 무기 반도체층 및 유기층을 각각 한 층 이상 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film may include one or more layers of the N-type inorganic semiconductor layer and the organic layer, respectively.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막이 형성되어 있는 기판은, 예를 들면, 금속 산화물 기판, 반도체 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 이때 플라스틱 기판은 폴리카보네이 트(polycarbonate, PC) 중합체, 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 중합체, 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 중합체, 또는 이들의 혼성 중합체일 수 있으나 각각 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, the substrate on which the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film is formed may be, for example, a metal oxide substrate, a semiconductor substrate, a glass substrate, or a plastic substrate. The plastic substrate may be a polycarbonate (PC) polymer, a polyethersulfone (PES) polymer, a polyethylene naphthalate (PEN) polymer, or a hybrid polymer thereof, but is not limited thereto.
본 발명의 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 자체는 가시광선 하에서 80% 이상의 투과도를 가짐으로서 우수한 투명도를 나타낸다.The N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film of the present invention exhibits excellent transparency by having a transmittance of 80% or more under visible light.
본 발명의 다른 측면은, 하기를 포함하는, 상기 본 발명의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법을 제공한다:Another aspect of the present invention provides a method for producing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film of the present invention, comprising:
기판을 챔버 내에 배치하는 단계;Placing the substrate in the chamber;
상기 챔버 내에 N-형 무기 반도체층을 형성하기 위한 무기 전구체와 산화 전구체를 주입하여 원자층 증착법에 의하여 상기 기판 위에 N-형 무기 반도체층을 형성하는 단계; 및Implanting an inorganic precursor and an oxide precursor for forming an N-type inorganic semiconductor layer in the chamber to form an N-type inorganic semiconductor layer on the substrate by atomic layer deposition; And
상기 챔버 내에 유기 전구체를 주입하여 분자층 증착법에 의하여 상기 형성된 N-형 무기 반도체층 위에 유기층을 형성하는 단계. Implanting an organic precursor into the chamber to form an organic layer on the formed N-type inorganic semiconductor layer by molecular layer deposition.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 무기 전구체는 유기금속 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 유기금속 화합물은 디메틸아연 또는 디에틸아연일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, the inorganic precursor may be an organometallic compound. For example, the organometallic compound may be, but is not limited to, dimethylzinc or diethylzinc.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 유기 전구체는 자기조립 단분자막 형성용 전구체 또는 π-공액 단분자막 형성용 전구체일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the organic precursor may be a precursor for forming a self-assembled monolayer or a precursor for forming a π-conjugated monolayer.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 π-공액 단분자막을 형성하기 위한 전구체 로서 2개 이상의 말단 -OH 기를 갖는 π-공액성 유기 화합물을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 π-공액성 화합물은 사슬형 또는 고리형 π-공액성 유기 화합물일 수 있으며, 예를 들어, 그의 탄소수는 3 내지 20일 수 있으며 바람직하게는 3 내지 10일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 π-공액성 유기 화합물의 예로서, 히드로퀴논, 1,4,9,10-테트라히드록시안트라센 , 벤젠-1,2,4-트리올, 2,4-헥사디인-1,6-디올 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In an embodiment of the invention, As a precursor for forming the π-conjugated monomolecular film, a π-conjugated organic compound having two or more terminal -OH groups may be used. For example, the π-conjugated compound may be a chain or cyclic π-conjugated compound. It may be an organic compound, for example, its carbon number may be 3 to 20, preferably 3 to 10, but is not limited thereto. Specifically, examples of the π-conjugated organic compound include hydroquinone, 1,4,9,10-tetrahydroxyanthracene, benzene-1,2,4-triol, 2,4-hexadiyne-1, 6-diol and the like can be used, but is not limited thereto.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 무기 반도체층을 형성하는 단계에서 무기 전구체를 주입시에 산화 전구체와 함께 또는 순차적으로 주입하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 유기층을 형성하는 단계에서 유기 전구체 주입 시에 필요한 경우 산화 전구체와 함께 주입하는 것을 포함할 수 있다. 상기 산화 전구체는 H2O, O2, O3 등 산소를 포함하는 전구체를 사용할 수 있다.In an embodiment of the invention, The step of forming the N-type inorganic semiconductor layer may include the step of injecting the inorganic precursor with the oxidizing precursor or sequentially in the injection, and if necessary during the injection of the organic precursor in the forming the organic layer and Injecting together. The oxidation precursor may be a precursor containing oxygen, such as H 2 O, O 2 , O 3 .
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 두께에 따라 유기층 및 N-형 무기 반도체층을 형성하는 단계를 복수회 반복하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 유기층 및 N-형 무기 반도체층 각각의 두께를 조절하기 위하여 상기 유기층 및 N-형 무기 반도체층을 형성하는 각 단계를 독립적으로 복수 회 반복하는 것을 포함할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the step of forming the organic layer and the N-type inorganic semiconductor layer may be repeated a plurality of times according to the thickness of the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film. In addition, in order to control the thickness of each of the organic layer and the N-type inorganic semiconductor layer, it may include independently repeating each step of forming the organic layer and the N-type inorganic semiconductor layer.
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 N-형 무기 반도체층을 형성하는 단계 후, 전하 운반체 농도를 조절하기 위해 도핑용 전구체를 주입하여 상기 N-형 무기 반도 체층을 도핑하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 이때 상기 도핑용 전구체는 구체적으로 VA 족 (N, P, As), IB 족 (Cu, Ag, Au) 원소를 포함하는 화합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 도핑용 전구체는 질소-함유 전구체일 수 있으며, 이의 예로서, 암모니아 가스(NH3) 또는 암모니아수(NH4OH)를 예시할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, after forming the N-type inorganic semiconductor layer, the method may further include doping the N-type inorganic semiconductor layer by injecting a doping precursor to control the charge carrier concentration. In this case, the doping precursor may be, for example, a compound including Group VA (N, P, As) and Group IB (Cu, Ag, Au) elements, but is not limited thereto. For example, the doping precursor may be a nitrogen-containing precursor, and examples thereof include, but are not limited to, ammonia gas (NH 3 ) or ammonia water (NH 4 OH).
본 발명의 구현예에 있어서, 상기 유기층과 N-형 무기 반도체층이 형성되어 있는 기판은, 예를 들면, 금속 산화물 기판, 반도체 기판, 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 이때 플라스틱 기판은 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 중합체, 폴리에테르설폰(polyethersulfone, PES) 중합체, 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN) 중합체, 또는 이들의 혼성 중합체일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, the substrate on which the organic layer and the N-type inorganic semiconductor layer are formed may be, for example, a metal oxide substrate, a semiconductor substrate, a glass substrate, or a plastic substrate, wherein the plastic substrate is polycarbonate (polycarbonate, PC) polymer, polyethersulfone (PES) polymer, polyethylene naphthalate (PEN) polymer, or a hybrid polymer thereof, but is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 측면은, 본 발명에 따른 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 포함하는 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터를 제공하는 것으로서, 상기 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터는 구체적으로 하기를 포함한다:Another aspect of the present invention is to provide an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor comprising the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention, wherein the N-type Organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistors specifically include:
기판 상에 형성되는 게이트 전극; A gate electrode formed on the substrate;
상기 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법에 따라 제조되어, 상기 게이트 전극의 상부 또는 하부에 형성되는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막; An N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film manufactured according to the method of manufacturing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention, and formed on or below the gate electrode;
상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막과 전기적으로 접촉되는 소스/드레인 전극; 및 A source / drain electrode in electrical contact with the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film; And
상기 게이트 전극과 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 사이에 형성되는 게이트 절연막.A gate insulating film formed between the gate electrode and the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 본 발명에 따른 상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 포함하는 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드를제공하며, 상기 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드는 구체적으로 하기를 포함한다:In addition, another aspect of the present invention provides an organic-inorganic nanocomposite P / N junction diode comprising the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention, wherein the organic-inorganic nanocomposite P / N junction diodes specifically include:
기판 상에 상기 본 발명의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법에 따라 제조되어 형성되는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막; 및N-type is produced and formed according to the manufacturing method of the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film of the present invention on a substrate Organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin films; And
상기 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 위에 형성되는 P-형 반도체 박막.The N-type P-type semiconductor thin film formed on the organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film.
상기 P-형 반도체 박막이 P-형 유기 반도체 박막일 수 있으며, P-형 유기 반도체 박막에 포함되는 P-형 유기 반도체는 당업계에서 공지된 P-형 유기 반도체 화합물일 수 있으며, 예를 들어, 테트라센, 펜타센, 올리고티오펜류, 폴리티오펜류, 폴리아세틸렌류, 프탈로시아닌류 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The P-type semiconductor thin film may be a P-type organic semiconductor thin film, and the P-type organic semiconductor included in the P-type organic semiconductor thin film may be a P-type organic semiconductor compound known in the art, for example , Tetracene, pentacene, oligothiophene, polythiophene, polyacetylene, phthalocyanine, etc. may be used, but is not limited thereto.
이하 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 첨부한 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 여기서 설명되는 내용에 한정되는 것은 아니며 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the contents described herein and may be embodied in other forms.
도 1 은 본 발명의 구현예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 공정을 나타내는 흐름도이고, 도 2 는 본 발명의 일 구현예에 따라 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 단면 구조를 화학식 단위로 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an N-type organic-inorganic prepared according to an embodiment of the present invention. A cross-sectional structure of a nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film is shown in chemical formula units.
구체적으로, 기판을 에탄올과 질소 또는 아르곤 가스 등을 이용하여 세정한 후 UV/O3 세정 처리를 하여, 기판 표면의 산화막을 친수성(수산화기)으로 바꾼다. 상기 세척된 기판을 챔버 내에 배치한 후 챔버를 일정한 온도와 압력으로 유지한다(S10). 여기에서, 상기 챔버 내의 공정 온도는 100℃ ~ 180℃ 범위에서 일정하게 유지하고, 공정 압력은 진공 압력을 약 100 mTorr ~ 500 mTorr 범위에서 일정하게 유지하나, 상기 온도 및 압력 범위는 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 챔버 내에는 퍼지 가스(Ar 또는 N2 등)를 일정한 속도로 주입하면서 상기 온도 및 압력 요건을 만족하도록 하여 공정을 진행한다. Specifically, the substrate is washed with ethanol, nitrogen or argon gas or the like, followed by UV / O 3 cleaning to change the oxide film on the surface of the substrate to hydrophilic (hydroxyl group). After placing the cleaned substrate in the chamber, the chamber is maintained at a constant temperature and pressure (S10). Here, the process temperature in the chamber is kept constant in the range of 100 ℃ ~ 180 ℃, the process pressure maintains a constant vacuum pressure in the range of about 100 mTorr ~ 500 mTorr, but the temperature and pressure range is limited to this no. At this time, while the purge gas (Ar or N 2, etc.) is injected into the chamber at a constant rate, the process is performed to satisfy the temperature and pressure requirements.
이어서, 원자층 증착법에 의하여 N-형 무기 반도체층을 형성하기 위하여, 상기 기판이 있는 챔버 내로 무기 전구체를 주입하고 퍼징한 후 산화 전구체를 주입 하고 다시 퍼징하여 기판 위에 N-형 무기 반도체층을 형성한다(S20). 이때, 경우에 따라, 상기 무기 전구체 주입시 산화 전구체를 함께 주입할 수 있다. 또한, N-형 무기 반도체층의 전하 운반체의 농도를 조절하기 위하여 도핑용 전구체를 주입하고 이후 퍼징하는 단계를 추가 포함할 수 있다. Subsequently, in order to form an N-type inorganic semiconductor layer by atomic layer deposition, an inorganic precursor is injected and purged into the chamber in which the substrate is located, and then an oxide precursor is injected and purged again to form an N-type inorganic semiconductor layer on the substrate. (S20). In this case, in some cases, an oxide precursor may be injected together when the inorganic precursor is injected. In addition, in order to control the concentration of the charge carrier of the N-type inorganic semiconductor layer, it may further include the step of injecting a doping precursor and then purging.
다음에, 분자층 증착법에 의하여 유기층을 형성하기 위하여, 상기 N-형 무기 반도체층이 형성된 기판이 있는 챔버 내로 유기 전구체를 주입하고 퍼징을 하여 N-형 무기 반도체층 위에 유기층을 형성한다(S30). 이때, 경우에 따라, 유기 전구체 주입시 산화 전구체를 함께 주입할 수 있다. 상기 유기층은 자기조립 단분자막 또는 π-공액 단분자막 형성 방법에 의하여 제조될 수 있다. Next, in order to form an organic layer by molecular layer deposition, an organic precursor is injected and purged into a chamber where a substrate on which the N-type inorganic semiconductor layer is formed is formed to form an organic layer on the N-type inorganic semiconductor layer (S30). . In this case, in some cases, an oxide precursor may be injected together when the organic precursor is injected. The organic layer may be prepared by a self-assembled monolayer or a π-conjugated monolayer.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 상기의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법에 있어서, 상기 N-형 무기 반도체층과 유기층은 각각 전구체들 간의 표면 화학 반응을 이용한 원자층 증착법과 분자층 증착법에 의하여 증착되므로, 상기 N-형 무기 반도체층과 유기층은 각각 단원자층과 단분자층 단위로 증착된다. As shown in FIG. 2, in the method of manufacturing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention, the N-type inorganic semiconductor layer and the organic layer each have a surface chemical reaction between precursors. Since the N-type inorganic semiconductor layer and the organic layer are deposited by the atomic layer deposition method and the molecular layer deposition method used, the N-type inorganic semiconductor layer and the organic layer are deposited in units of monolayers and monolayers, respectively.
상기 N-형 무기 반도체층 및 유기층의 증착 단계는 원하는 N-형 무기 반도체층 및 유기층 각각의 두께 및 이들의 비율에 따라 각각 복수 회 반복할 수 있다. 예를 들어, N-형 무기 반도체층의 증착 속도가 1.5Å/cycle이고 유기층의 증착 속도가 11Å/cycle일 때, 무기 전구체 주입 40회에 유기 전구체 주입 1회를 한 세트로 하여 이를 6회 반복할 수 있다.The depositing of the N-type inorganic semiconductor layer and the organic layer may be repeated a plurality of times, respectively, depending on the thicknesses and ratios of the desired N-type inorganic semiconductor layers and the organic layers. For example, when the deposition rate of the N-type inorganic semiconductor layer is 1.5 s / cycle and the deposition rate of the organic layer is 11 s / cycle, the organic precursor injection is repeated 40 times with one set of organic precursor injections. can do.
도 3 은 본 발명의 구현예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반 도체 박막을 포함하는 박막 전계 효과 트랜지스터를 나타낸다. 3 illustrates a thin film field effect transistor including an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 3a 는 상기의 제조 방법에 의하여 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 활성층으로 하는 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 구조이다. 상기 박막 전계 효과 트랜지스터는 폴리머 기판 위에 게이트와 소스/드레인 전극 사이에 반도체층과 게이트 절연막을 포함하고, 전하 운반체 전도 채널(The charge carrier conductive channel)은 반도체층과 게이트 절연막 사이에 형성된다. 도 3b 는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 초격자 구조를 나타내는 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터 활성층의 확대 이미지이다. 도 3b 에 나타낸 바와 같이 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 N-형 무기 반도체층 사이에 유기층을 삽입함으로써 구조의 유연성이 향상되는 구조를 취하고 있다.Specifically, FIG. 3A illustrates a structure of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor having an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film manufactured by the above-described manufacturing method as an active layer. The thin film field effect transistor includes a semiconductor layer and a gate insulating film between a gate and a source / drain electrode on a polymer substrate, and a charge carrier conductive channel is formed between the semiconductor layer and the gate insulating film. 3B is an enlarged image of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor active layer showing a superlattice structure of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film. As shown in FIG. 3B, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film has a structure in which flexibility of the structure is improved by inserting an organic layer between the N-type inorganic semiconductor layers.
이러한 본 발명의 구현예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터는 -1에서 3V 사이의 낮은 전압과 ca. 106의 on/off 전류비에서 7cm2/V·s이상의 전계 효과 이동도를 보여 이를 이용한 전자 기기에서도 뛰어난 성능을 나타낸다 (도 5a).The N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor according to this embodiment of the present invention has a low voltage between -1 and 3V and ca. The field effect mobility of 7 cm 2 / V · s or more is shown at an on / off current ratio of 10 6 to show excellent performance in electronic devices using the same (FIG. 5A).
따라서, 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 원자층 증착법과 분자층 증착법을 사용함으로써 낮은 온도에서 저비용으로 용이하게 제조될 수 있으며 또한 우수한 전기적 특성을 나타내므로 박막 전계 효과 트랜지스터의 활성층으로 적합하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.Therefore, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention can be easily manufactured at low temperature and low cost by using atomic layer deposition method and molecular layer deposition method, and also exhibits excellent electrical properties. It can be seen that it can be suitably used as an active layer of the effect transistor.
본 발명에 따른 상기의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 기존의 N-형 유기 반도체와 비교하여 높은 전계 효과 이동도를 나타내는 등 뛰어난 전기적 특성을 나타내며, 높은 유연성으로 인해 유연성 전자 기기에 적용할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 높은 전계 효과 이동도를 가지는 N-형 유기-무기 나노복합 반도체를 이용한 전자 소자를 통하여 낮은 전압 하에서 빠른 속도로 구동되는 유연하고 투명한 전자 기기의 구현을 가능하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 대기 중에서도 장기간의 안정성을 나타내어 이를 이용한 전자 기기의 전기적 특성이 장기간 사용에도 변하지 않는 안정성을 제공할 수 있다.The N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention exhibits excellent electrical properties such as high field effect mobility compared to conventional N-type organic semiconductors, and is highly flexible due to its high flexibility. Applicable to the device. Accordingly, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention is driven at high speed under low voltage through an electronic device using an N-type organic-inorganic nanocomposite semiconductor having high field effect mobility. Enables the implementation of flexible and transparent electronic devices. In addition, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to the present invention exhibits long-term stability in the air, thereby providing stability in which electrical characteristics of electronic devices using the same do not change even for long-term use.
이하, 예시적인 실시예들에 의하여 본 발명의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법과 이를 이용한 박막 전계 효과 트랜지스터 및 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드의 제조 방법을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film and a method of manufacturing a thin film field effect transistor and an organic-inorganic nanocomposite P / N junction diode using the same according to exemplary embodiments will be described. It will be described in more detail.
[실시예][Example]
실시예 1: N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조Example 1: Preparation of N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film
N-형(100) Si 웨이퍼(LG Siltron)를 절단하여 Si 기판을 준비하고, 디그리 싱(degreasing), HNO3 보일링(boiling), NH4OH 보일링 (알칼리 처리)과 HCl 보일링 (산화 처리), 탈이온수로 세정, 및 질소 가스로 블로우-드라잉 (blow-drying)을 포함하는 화학적 세척 과정을 통하여 상기 Si 기판 상의 오염원을 제거하였다. 이 과정을 거치면서 Si 기판 표면에는 얇은 산화 보호막이 형성되었다. 이 후, UV/O3 세정 처리를 하여 표면의 산화막을 친수성(수산화기)으로 바꾸었다. 다음으로, 이와 같이 세정된 기판을 증착 장비의 챔버 내에 배치하고 진공 압력을 약 100 mTorr~ 500 mTorr까지 낮추었다. 이때, 기판 온도는 150℃로 유지하면서 퍼징 가스(Ar 또는 N2)를 약 50sccm으로 흘려주었다. 여기에 N-형 무기 반도체층을 형성하는 금속원소를 포함하는 무기 전구체로서 유기금속 전구체인 디메틸아연(diethylzinc, DEZ)을 0.5초간 주입하고 5초간 퍼징를 한 후, 산화 전구체인 H2O를 1초간 주입 후 다시 7초간 퍼징를 하고, 도핑을 위해서 암모니아 가스를 3초간 주입한 다음 10초간의 퍼징을 하는 순서로 (0.5/5/1/7/3/10 초) 상기 공정을 반복하여 원자층 증차법에 의하여 1.5Å/cycle의 속도로 ZnO:N의 N-형 무기 반도체층을 증착시켰다. 상기 공정에서, 유기금속 전구체와 산화 전구체를 담고 있는 용기의 온도는 상온으로 유지하였다. 또한, 상기와 같이 형성된 N-형 무기 반도체층 위에 분자층 증착법에 의하여 자기조립 단분자막(SAMs)의 유기층을 형성하기 위하여, 유기 전구체인 7-옥테닐트리클로로실란(7-octenyltrichlorosilane, 7-OTS; Aldrich, 96%)과 산화 전구체인 H2O를 동시에 상기 챔버 내로 30초간 주입하고 60초간의 퍼징 을 통하여 잔여물을 제거하는 순서로 (30/60 초) 11Å/cycle의 속도로 유기층을 증착시켰다. 이때, 유기 전구체와 산화 전구체를 담고 있는 용기의 온도는 각각 100℃(7-OTS)와 상온(H2O)으로 유지하였다. 상기와 같은 방법으로 상기 무기 전구체 주입 40회에 상기 유기 전구체 주입 1회를 하나의 세트로 하여서 이를 총 6회 반복하였다 (도 2). 상기 유기층과 N-형 무기 반도체층의 두께는 7-OTS 자기조립 단분자막(약 11Å/cycle)과 ZnO(약 1.5Å/cycle)의 성장속도와 분자층 증착법과 원자층 증착법의 사이클(cycle) 반복 횟수에 따라 조절된다. Si substrates are prepared by cutting an N-type (100) Si wafer (LG Siltron), degreasing, HNO 3 boiling, NH 4 OH boiling (alkali treatment) and HCl boiling (oxidation). Treatment), cleaning with deionized water, and blow-drying with nitrogen gas to remove contaminants on the Si substrate. Through this process, a thin oxide protective film was formed on the surface of the Si substrate. Thereafter, UV / O 3 cleaning treatment was performed to change the surface oxide film to hydrophilic (hydroxyl group). Next, the substrate thus cleaned was placed in a chamber of the deposition equipment and the vacuum pressure was lowered to about 100 mTorr to 500 mTorr. At this time, the purge gas (Ar or N 2 ) was flowed at about 50 sccm while maintaining the substrate temperature at 150 ° C. An inorganic precursor containing a metal element to form an N-type inorganic semiconductor layer is injected into the organic metal precursor dimethyl zinc (DEZ) for 0.5 seconds, purged for 5 seconds, and then H 2 O as an
도 4 는 상기의 실시예에 따라 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다. 상기 TEM 사진을 통해 기판 위에 나노(nano) 두께로 증착된 SAMs/ZnO:N 박막을 포함하는, N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막이 제조되었음을 확인할 수 있다. 4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film prepared according to the above embodiment. Through the TEM photograph, it can be seen that an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film including a SAMs / ZnO: N thin film deposited on a substrate with a nano thickness is manufactured.
실시예 2: N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 제조Example 2: Preparation of N-type Organic-Inorganic Nanocomposite Thin Film Field Effect Transistor
플라스틱 기판 위에 스퍼터링(Sputtering)법 또는 증발(evaporation) 증착법을 이용하여 크롬(Cr)을 하부전극으로 증착시켰다. 하부전극이 올라간 플라스틱 기판을 에탄올과 퍼징 가스(Ar 또는 N2)를 이용하여 세척한 후, UV/O3 세정 처리를 하여 표면의 산화막을 친수성(수산화기)으로 바꾸었다. 다음으로, 세척된 기판을 증착 장비의 챔버 내에 넣고 진공 압력을 약 100 mTorr~ 500 mTorr까지 낮추었다. 이때, 기판 온도는 150℃로 유지하면서 퍼징 가스(Ar 또는 N2)를 약 50sccm으로 흘려주었다. 여기에 유기-무기 복합 절연체 박막의 증착을 위해서 우선 산화막의 전구체인 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum, TMA)을 1초간 주입하고 5초간 퍼징 한 후 산화 전구체인 H2O를 1초간 주입 후 5초간 퍼징을 하는 순서로 (1/5/1/5 초) 상기 공정을 50회 반복하여 Al2O3 산화막을 형성하였다. 이어서, Al2O3 산화막 위에 유기막 증착을 위해 상기 산화막 위에 7-OTS와 H2O를 전구체로 사용하여 동시에 주입하고 퍼징을 통하여 잔여물을 제거하는 순서로서 (30/60 초) 11Å/cycle의 속도로 증착시켰다. 이어서, 상기 유기-무기 복합 절연체 박막 위에 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체의 증착을 위해서, 무기 전구체로서 유기 금속 화합물인 디메틸아연(DEZ)과 산화 전구체로 H2O를 사용하였다. 디메틸아연을 0.5초간 주입하고 5초간 퍼징을 한 후, H2O를 1초간 주입 후 다시 7초간 퍼징를 하고, 도핑을 위해서 암모니아 가스를 3초간 주입한 다음 다시 10초간 퍼징을 하는 순서로 (0.5/5/1/7/3/10 초) 상기 공정을 반복하여서 N-형 무기 반도체층을 1.5Å/cycle의 속도로 증착시켰다. 이때 상기 유기금속 전구체(DEZ)와 산화 전구체(H2O)를 담고 있는 용기의 온도는 상온으로 유지하였다. 또한, 유기층 증착을 위해서는 유기 전구체인 7-옥테닐트리클로로실란과 산화 전구체인 H2O를 동시에 30초간 주입하고 60초간의 퍼징을 통하여 잔여물을 제거하는 순서로 (30/60 초) 11Å/cycle의 속도로 유기층을 증착시켰다. 이때, 상기 유기 전구체와 산화 전구체를 담고 있는 용기의 온도는 각각 100℃(7-OTS)와 상온(H2O)으로 유지하였다. 상기와 같은 방법으로 무기 전구체 주입 80회에 유기 전구체 주입 1회를 하나의 세트로 하여서 이를 총 3회 반복하였다. 하부전극의 일부는 습식 식각 과정을 통하여서 식각하였고, 이때 수산화나트륨(4M농도)을 이용하여서 패턴 된 형태의 활성 채널층을 식각하였다. 하부전극이 증착된 기판 위에 절연막과 활성층인 반도체 박막을 증착한 후에는, 증발 (evaporation) 증착법에 의하여 알루미늄 금속을 소스/드레인으로 증착시켰다. 이와 같이 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 전계 효과 트랜지스터의 구조 및 전기적 특성을 분석하였으며, 그 결과를 도 3 및 도 5 에 나타내었다.Chromium (Cr) was deposited as a lower electrode on the plastic substrate by sputtering or evaporation deposition. The plastic substrate on which the lower electrode was raised was washed with ethanol and purging gas (Ar or N 2 ), and then subjected to UV / O 3 cleaning to change the surface oxide film to hydrophilic (hydroxyl group). Next, the washed substrate was placed in a chamber of the deposition equipment to lower the vacuum pressure to about 100 mTorr to 500 mTorr. At this time, the purge gas (Ar or N 2 ) was flowed at about 50 sccm while maintaining the substrate temperature at 150 ° C. In order to deposit an organic-inorganic composite insulator thin film, first, trimethylaluminum (TMA), which is an oxide precursor, is injected for 1 second, purged for 5 seconds, and then purged for 5 seconds after injection of H 2 O, which is an oxide precursor, for 1 second. The procedure was repeated 50 times in order (1/5/1/5 seconds) to form an Al 2 O 3 oxide film. Subsequently, in order to deposit an organic layer on the Al 2 O 3 oxide layer, 7-OTS and H 2 O were simultaneously injected onto the oxide layer as a precursor, followed by purging to remove residues (30/60 seconds) 11 μs / cycle. It was deposited at the rate of. Subsequently, in order to deposit an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor on the organic-inorganic composite insulator thin film, an organic metal compound dimethylzinc (DEZ) and H 2 O were used as the oxide precursor. Inject dimethylzinc for 0.5 seconds, purge for 5 seconds, inject H 2 O for 1 second, purge for 7 seconds, inject ammonia gas for 3 seconds for doping, and then purge for 10 seconds again (0.5 / 5/1/7/3/10 seconds) The above process was repeated to deposit an N-type inorganic semiconductor layer at a rate of 1.5 mA / cycle. At this time, the temperature of the vessel containing the organometallic precursor (DEZ) and the oxide precursor (H 2 O) was maintained at room temperature. In addition, in order to deposit an organic layer, 7-octenyltrichlorosilane, which is an organic precursor, and H 2 O, which is an oxide precursor, are simultaneously injected for 30 seconds and residues are removed by purging for 60 seconds (30/60 seconds). The organic layer was deposited at the speed of the cycle. At this time, the temperature of the container containing the organic precursor and the oxide precursor was maintained at 100 ℃ (7-OTS) and room temperature (H 2 O), respectively. In the same manner as described above, a total of 80 times of inorganic precursor injection and one set of organic precursor injection were repeated three times. A part of the lower electrode was etched through a wet etching process, and at this time, an active channel layer of a patterned form was etched using sodium hydroxide (4M concentration). After depositing an insulating film and a semiconductor thin film as an active layer on the substrate on which the lower electrode was deposited, aluminum metal was deposited as a source / drain by an evaporation deposition method. The structure and electrical characteristics of the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film field effect transistor thus prepared were analyzed, and the results are shown in FIGS. 3 and 5.
도 3a 는 상기의 실시예에 따라 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 구조이고, 도 3b 는 그 중 N-형 무기 반도체층과 유기층으로 구성된 초격자 활성층 구조의 확대 이미지이다.3A is a structure of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor manufactured according to the above embodiment, and FIG. 3B is an enlarged image of a superlattice active layer structure composed of an N-type inorganic semiconductor layer and an organic layer. .
도 5a 는 상기의 실시예에 따라 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 전계 효과 트랜지스터의 활성층과 게이트 절연막의 전자 투과 현미경(TEM) 사진이다. 도 5a 에 나타낸 바와 같이, 상기 N-형 유기-무기 나노복합박막 전계 효과 트랜지스터는 Al2O3/SAMs를 게이트 절연막으로서 구성하고 있고, ZnO:N/SAMs를 활성층으로서 구성하고 있다. 상기의 TEM 사진에서 게이트 절연막과 활성층 사이 경계면의 질을 확인할 수 있는데, Al2O3/SAMs 절연막의 거칠한 정도는 원자힘 현미경(atomic force microscopy)으로 확인한 결과 6Å보다 작았다. 게이트 절연막과 활성층 사이 경계면의 질은 유전체 박막의 거칠한 정도와 절연막 위의 활성층의 성장에 의해 결정된다. 이와 관련하여, 도 5b 에서 경계면이 평평하고 뚜렷할 경우, 원자층 증착법과 분자층 증착법을 사용하여 만든 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막이 포함된 박막 전계 효과 트랜지스터의 전기적 성능이 향상될 것임을 예측할 수 있다.5A is an electron transmission microscope (TEM) image of an active layer and a gate insulating film of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film field effect transistor prepared according to the above embodiment. As shown in FIG. 5A, the N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor comprises Al 2 O 3 / SAMs as a gate insulating film, and ZnO: N / SAMs as an active layer. In the TEM photograph, the quality of the interface between the gate insulating film and the active layer can be confirmed. The roughness of the Al 2 O 3 / SAMs insulating film was less than 6 kV as determined by atomic force microscopy. The quality of the interface between the gate insulating film and the active layer is determined by the roughness of the dielectric thin film and the growth of the active layer on the insulating film. In this regard, when the interface is flat and distinct in FIG. 5B, the electrical performance of the thin film field effect transistor including the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film made using atomic layer deposition method and molecular layer deposition method is improved. It can be expected to improve.
상기의 실시예에 따라 제조된 박막 전계 효과 트랜지스터에 대하여 3달 동안 대기 중에서 분해 확인 실험을 하였는데, 이 실험에서 상기 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터는 실험기간 동안 측정된 오차 범위 내의 동일한 전계 효과 운반체 이동도를 나타내어 박막들이 안정한 상태임을 확인시켜 주었다. The thin film field effect transistor manufactured according to the above embodiment was subjected to decomposition confirmation in air for 3 months. In this experiment, the N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor was within the error range measured during the experiment. The same field effect carrier mobility was shown to confirm that the thin films were stable.
이에 더하여, 상기의 실시예에 의해 제조된 박막 전계 효과 트랜지스터의 구체적인 성능 측정을 위하여 HP4155C(Agilent)의 반도체 파라미터 분석기(semiconductor parameter analyser)를 이용하여서 게이트 전압-드레인 전류(IDS-VGS)를 측정하였다.In addition, gate voltage-drain current (I DS -V GS ) was measured using a semiconductor parameter analyzer of HP4155C (Agilent) to measure the specific performance of the thin film field effect transistor manufactured by the above embodiment. Measured.
도 5b 는 이의 측정 결과인데, 본 발명의 실시예 2에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전압(VGS)의 함수로서 드레인 전류(IDS)를 나타낸 것이다. 상기 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터에 포함된, ZnO:N 무기 반도체층을 포함하는 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막은 N-형의 반도체 특성을 나타내는데, 이는 전자가 주된 전하 운반체(charge carriers)임을 의미한다. 이때, 상기 본 발명에 따른 박막 전계 효과 트랜지스터는 증가 모드(enhancement mode)로 작동한다. 높은 ID(㎂)는 VGS = 3V, VDS = 3V 일 때 관찰되었다. 포화 이동도(μsat)와 개시 전압(VTH)는 아래의 등식을 이용하여 게이트 전압(VGS)의 함수로서 드레인 전류(IDS)의 제곱근을 플롯(plot)하여 얻었다.FIG. 5B is a measurement result thereof, and shows the drain current I DS as a function of the gate voltage V GS of the N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor according to the second embodiment of the present invention. The N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film including the ZnO: N inorganic semiconductor layer included in the N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor exhibits N-type semiconductor characteristics. This means that the electrons are the main charge carriers. In this case, the thin film field effect transistor according to the present invention operates in an enhancement mode. High I D (㎂) V GS = 3V, V DS = 3V. Saturation mobility (μ sat ) and starting voltage (V TH ) were obtained by plotting the square root of drain current (I DS ) as a function of gate voltage (V GS ) using the following equation.
W와 L은 각각 활성 채널 영역의 너비와 길이이고, Ci는 유기-무기 나노복합 유전체들의 전기용량이다. 상기 본 발명에 따른 박막 전계 효과 트랜지스터의 포화 이동도는 7cm2/V·s이상이고 개시 전압은 ca. 0.6V이다. 3V의 구동 전압에서 높은 이동도와 낮은 개시 전압을 갖는다는 것은 이러한 구조를 가진 박막 전계 효과 트랜지스터가 전자기기에서 작동 속도를 높이고 전력 소비를 줄일 수 있음을 의미한다. 10-11의 Off-current와 106이상의 on/off 전류비는 낮은 작동 바이어스에서 작동되는 전자기기에 매우 적당하다. W and L are the width and length of the active channel region, respectively, and C i is the capacitance of organic-inorganic nanocomposite dielectrics. The saturation mobility of the thin film field effect transistor according to the present invention is 7 cm 2 / V · s or more and the starting voltage is ca. 0.6V. The high mobility and low onset voltage at a drive voltage of 3V means that thin film field effect transistors with this structure can speed up operation and reduce power consumption in electronics. Off-currents of 10 -11 and on / off current ratios above 10 6 are well suited for electronics operating at low operating biases.
도 5c 의 전형적인 드레인 전압-드레인 전류 (ID-VD) 출력특성곡선(output curve)은 낮은 작동 바이어스(-1 내지 3V)에서 ZnO:N/SAMs과 Al2O3/SAMs를 포함한 박막 전계 효과 트랜지스터로부터 얻었다. 상기 그래프는 직선 영역(linear region)의 전형적인 핀치-오프(pinch-off) 선형 곡선과 포화 영역(saturation region)의 평평한 곡선으로 이루어져 있다. ID의 최대값은 3V 게이트 바이어스(gate bias)에서 ca. 8μA이다. 게이트 전압 스윙 기울기(gate voltage swing slope) (S)은 아래의 등식을 이용하여 계산할 수 있다.The typical drain voltage-drain current (I D -V D ) output curve of FIG. 5C shows a thin film electric field including ZnO: N / SAMs and Al 2 O 3 / SAMs at low operating biases (-1 to 3V). Obtained from effect transistors. The graph consists of a typical pinch-off linear curve of a linear region and a flat curve of a saturation region. The maximum value of I D is ca. at 3V gate bias. 8 μA. Gate voltage swing slope (S) can be calculated using the following equation.
게이트 전압 스윙 기울기는 도 5b 의 전달특성 곡선(transfer curve)에서 최대 기울기를 말한다. 0.5 V/decade는 도 5b 의 그래프를 플롯하여 계산하였다.The gate voltage swing slope is the maximum slope in the transfer curve of FIG. 5B. 0.5 V / decade was calculated by plotting the graph of FIG. 5B.
도 5d 는 상기의 실시예에 따라 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 증착시킨 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 사진이다. 도 5d 에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예에 따른 플라스틱 기판(polyether-sulfone, PES) 상에 구현된 본 발명의 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터는 우수한 유연성과 투명도를 나타냄을 확인할 수 있다. 5D is a photograph of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor on which an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film manufactured according to the above embodiment is deposited. As shown in Figure 5d, the N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor of the present invention implemented on a plastic substrate (polyether-sulfone, PES) according to the embodiment can be seen to exhibit excellent flexibility and transparency have.
실시예 3: N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 투명도 실험Example 3: Transparency experiment of N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film
플라스틱 기판 대신 유리 기판을 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 전계 효과 트랜지스터를 제조하였다. 상기의 실시예에 따라 제조된 유리 기판 상의 박막 전계 효과 트랜지스터는 7cm2/V·s의 전계 효과 이동도와 106의 on/off 전류비, 0.5V/decades의 문턱전압이하 스윙(subthreshold swing) 기울기를 나타냄으로써 우 수한 전기적 특성을 가졌다. An N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film field effect transistor was manufactured in the same manner as in Example 2, except that a glass substrate was used instead of a plastic substrate. A thin film field effect transistors on a glass substrate produced according to the above embodiment is of a 7cm 2 / V · s field-effect mobility of 6 10 The on / off current ratio and the subthreshold swing slope of 0.5V / decades showed excellent electrical characteristics.
도 6 은 상기의 실시예에 따라 유리 기판 상에 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 증착시킨 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 투과도이다. 6 is a transmittance of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor in which an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film is deposited on a glass substrate according to the above embodiment.
도 6 에 나타난 바와 같이, 유리 기판 상에 투명전극과 게이트 절연막(Al2O3/SAMs) 및 활성층(ZnO:N/SAMs)으로 구성된 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터는 가시광선(380 ~ 750nm)에서 80%이상의 투과도를 나타내며 투명 전자 기기에 사용 가능성을 증명한다. 특히, 활성층인 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 증착하였을 때 가장 높은 투과도를 나타내는 것으로 보아 투명 전자 기기 제조에 사용될 수 있는 본 발명의 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 효용성을 알 수 있다.As shown in FIG. 6, an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor composed of a transparent electrode, a gate insulating film (Al 2 O 3 / SAMs), and an active layer (ZnO: N / SAMs) on a glass substrate is visible light. It has a transmittance of over 80% at (380 ~ 750nm) and proves its potential for use in transparent electronics. In particular, the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent of the present invention can be used in the manufacture of transparent electronic devices because it shows the highest transmittance when the active layer is deposited N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film. The utility of the semiconductor thin film can be seen.
실시예 4: 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드의 제조 Example 4 Fabrication of Organic-Inorganic Nanocomposite P / N Junction Diodes
ITO가 증착된 유리 기판 위에 상기 언급된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 방법으로 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 55 nm 두께로 증착하였다. 그리고 P형 반도체를 위하여 유기 반도체인 펜타센(pentacene)를 50 nm 두께로 증착하였다. 이렇게 증착된 P/N 박막 위에 증발 증착법에 의하여 금(Au)을 100 nm 증착하였다. 상기의 방법으로 제작한 유기-무기 나노복합 P/N 접합 다이오드를 HP4155C(Agilent)의 반도체 파라미터 분석기를 이용 하여서 전계-전류(I-V) 특성을 측정하였다.The N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film was deposited to a thickness of 55 nm on the glass substrate on which ITO was deposited by the above-described method of manufacturing the N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film. For the P-type semiconductor, pentacene, an organic semiconductor, was deposited to a thickness of 50 nm. 100 nm of gold (Au) was deposited on the deposited P / N thin film by evaporation deposition. The field-current (I-V) characteristics of the organic-inorganic nanocomposite P / N junction diode fabricated by the above method were measured using a semiconductor parameter analyzer of HP4155C (Agilent).
도 7 은 이의 측정 결과인데, 전기장(electric field)의 함수로서 전류 밀도를 작동 바이어스 (operating biases) (-5 to 5V)에서 나타낸 것이다. 전류 밀도는 5V의 작동 바이어스에서 23 A/cm2 였고, 정류비(rectification ratio)는 ±5V에서 100이상 이었다. 다이오드의 초기 문턱 전압(turn-on voltage)은 ca. 2V, 다이오드의 항복 전압(breakdown voltage)은 개시 전압보다 8배 높은 ca. -17V 였다. Figure 7 shows the result of this measurement, showing the current density as a function of the electric field at operating biases (-5 to 5V). Current density is 23 A / cm 2 at 5 V operating bias The rectification ratio was over 100 at ± 5V. The initial turn-on voltage of the diode is ca. 2V, the breakdown voltage of the diode is 8 times higher than the starting voltage ca. -17V.
이상, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 많은 변형이 가능함이 명백하다.As mentioned above, the present invention has been described in detail by way of example, but the present invention is not limited to the above embodiments, and may be modified in various forms, and having ordinary skill in the art within the technical idea of the present invention. It is apparent that many other variations are possible.
도 1 은 본 발명의 일 구현예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 제조 공정을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a process of manufacturing an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 일 구현예에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 단면 구조를 화학식 단위로 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a cross-sectional structure of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention in chemical units.
도 3a 는 본 발명의 일 구현예에 따른 제조 방법에 의하여 제조된 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 활성층으로 하는 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 구조이다.3A is a structure of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor having an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention as an active layer.
도 3b 는 본 발명의 일 구현예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 초격자 구조를 나타내는 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터에서 활성층의 확대 이미지이다.3B is an enlarged image of an active layer in an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor showing a superlattice structure of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.4 is a transmission electron microscope (TEM) image of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention.
도 5a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막 전계 효과 트랜지스터의 활성층과 게이트 절연막의 전자 투과 현미경(TEM) 사진이다. 5A is an electron transmission microscope (TEM) image of an active layer and a gate insulating layer of an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
도 5b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체를 이용한 박막 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전압-드레인 전류(IDS-VGS) 그 래프이다.5B is a gate voltage-drain current (I DS -V GS ) graph of a thin film field effect transistor using an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor according to an embodiment of the present invention.
도 5c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체를 이용한 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전압-드레인 전류 그래프이다.5C is a drain voltage-drain current graph of a field effect transistor using an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor according to an embodiment of the present invention.
도 5d 는 본 발명의 일 실시예에 따른 유연하고 투명한 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 사진이다.5D is a photograph of a flexible and transparent N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 박막 전계 효과 트랜지스터의 투과도이다.6 is a transmittance of an N-type organic-inorganic nanocomposite thin film field effect transistor according to an embodiment of the present invention.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 N-형 유기-무기 나노복합 초격자 투명 반도체 박막을 포함하는 P/N 접합 다이오드의 전계-전류 그래프이다. 7 is a field-current graph of a P / N junction diode including an N-type organic-inorganic nanocomposite superlattice transparent semiconductor thin film according to an embodiment of the present invention.
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